Knochentransplantate können mit neuem meerkorallenmaterial besser sein


Knochentransplantate können mit neuem meerkorallenmaterial besser sein

Knochentransplantate könnten eines Tages Meerkorallen umfassender, dank einer kleinen klinischen Studie, die Raffinierung seiner Eigenschaften gefunden, macht es kompatibler und abbaubar als ein derzeit verwendetes Derivat.

Dr. Zhidao Xia, ein Spezialist für regenerative Medizin an der Swansea University in Großbritannien, und Kollegen aus Großbritannien und China beschreiben ihre Ergebnisse in der aktuellen Online-Ausgabe der Zeitschrift Biomedizinische Materialien .

Durch die teilweise Umwandlung von Calciumcarbonat in Seekorallen gefunden, machten sie ein biologisch abbaubares Verbundwerkstoff namens Coralline Hydroxyapatit / Calciumcarbonat (CHACC) - bestehend aus "einem Korallen-Calciumcarbonat-Gerüst, das von einer dünnen Schicht aus Hydroxyapatit umhüllt ist".

In einem kleinen Versuch fanden sie, dass dieses Material bei 16 Patienten vielversprechende Ergebnisse bei Knochentransplantaten zeigte.

Sie beobachteten die Knochenheilung bei jedem der Patienten nach 4 Monaten, und nach 2 Jahren war der CHACC vollständig biologisch abgebaut.

Die Forscher sagen, dass das neue Material dem korallenartigen Hydroxyapatit (CHA) überlegen ist, aus dem es abgeleitet wird. CHA, das im Handel erhältlich ist, wird bereits in Knochentransplantaten verwendet, aber seine Verwendung ist auf bestimmte Knochen beschränkt, weil es nicht vollständig biologisch abbaubar ist.

Dr. Xia kommentiert:

Unsere Methoden haben das Ergebnis von Knochentransplantaten durch die partielle Umwandlungstechnik, in der die biologisch abbaubare Zusammensetzung aus der natürlichen Koralle reserviert ist, erheblich verbessert. Es funktioniert in ähnlicher Weise wie im Handel erhältlich CHA für die leitende Knochenregeneration, aber die besseren biologischen Abbaueigenschaften sind mit dem natürlichen Knochenumsatz des Wirtsgewebes kompatibel."

Teilumwandlungstechnik bietet Verbesserungen

Dr. Xia erklärt, dass, wenn Biomaterialien nicht vollständig biologisch abbauen, sie im Knochengewebe bleiben und Probleme verursachen können. In einigen Extremfällen kann dies zu einer neuen Fraktur oder bakteriellen Infektion führen.

Das Team schlägt auch vor CHACC könnte eine vielversprechende Alternative zu Autotransplantaten sein, wo Stücke von Knochen aus einem anderen Teil des Körpers verwendet werden, um neue Knochen zu wachsen. Autotransplantate sind nicht ideal, weil es eine begrenzte Versorgung mit Ausgangsmaterial gibt, und die Knochenentfernung kann schmerzhaft sein und langfristige Beeinträchtigung verursachen.

Für ihre Studie benutzte das Team Korallen aus dem Meer um Südchina und teilweise verfeinert das Kalziumkarbonat in seinem Exoskelett in CHA gefunden, um CHACC zu machen.

Die CHACC, die sie enthielten, enthielt 15% CHA in einer dünnen Schicht um das Calciumcarbonat. Dies stellt eine starke und poröse Struktur dar, was CHA zu einem erfolgreichen Knochentransplantat macht, aber es bietet auch ein biologisch abbaubares, knochenkompatibles Gesamtprodukt.

Nach dem Testen der physikalischen und chemischen Eigenschaften des neuen Materials bevölkert das Team Stücke mit menschlichen mesenchymalen Stammzellen und implantierte sie unter die Haut von Labormäusen.

Nach 10 Wochen konnten sie sehen, dass sich auf der Oberfläche des implantierten CHACC ein neuer Knochen gebildet hatte.

Die Forscher testeten dann die CHACC in einem kleinen Versuch von 11 männlichen und 5 weiblichen Patienten, die zwischen ihnen vier verschiedene Arten von Knochendefekten hatten.

Die Ergebnisse zeigten nicht nur, dass innerhalb von 4 Monaten Knochenheilung um die Implantatstellen stattfand, sondern auch die CHACC-Implantate selbst nach 18 bis 24 Monaten abgebaut wurden.

"Vielversprechende Ergebnisse", aber noch mehr Arbeit zu tun

Der Zeitpunkt des biologischen Abbaus ist ein wichtiger Faktor für Knochentransplantate. Nach einer Fraktur kann es bis zu 5 Jahre dauern, bis Knochenumbau (wo der alte Knochen vollständig durch neues Gewebe ersetzt wird).

So ist ein ideales Biomaterial eines, das innerhalb des natürlichen Knochenumbauzyklus abgebaut wird, aber nicht zu früh, um die Regeneration zu verweigern, um eine Struktur zu modellieren.

Die Forscher weisen darauf hin, dass dies noch frühe Tage ist, und es gibt eine Menge Arbeit zu tun, bevor das Biomaterial bis zum Standard eines Autograft ist, wie Dr. Xia erklärt:

Obwohl unsere Studie vielversprechende Ergebnisse geliefert hat, enthält das CHACC-Material keine organische Knochenknochen, lebende Zellen und die Fähigkeit, eine neue Knochenbildung zu induzieren und nicht zu führen.

Deshalb ist es unsere künftige Arbeit, die kontrollierte Wachstumsfaktorabgabe und die Stammzelltechnologie zu kombinieren, um eine noch bessere Lösung für Knochentransplantatmaterialien zu entwickeln."

Im September 2012 berichteten US-Forscher, dass die Chancen der erfolgreichen Transplantate durch die Wiederbelebung des Knochens auf eine neue Art und Weise verbessert wurden.

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